PLC與步進(jìn)伺服快速入門與實(shí)踐

基礎(chǔ)篇

第1章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器概述3

1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展3

1.1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)現(xiàn)狀3

1.1.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)發(fā)展趨勢4

1.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類4

1.2.1 按運(yùn)動(dòng)方式分類4

1.2.2 按電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩分類6

1.2.3 按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的工作方式分類6

1.2.4 按勵(lì)磁組數(shù)分類7

1.2.5 按電流極性分類7

1.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器8

1.3.1 驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)組成9

1.3.2 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)說明9

1.3.3 驅(qū)動(dòng)器使用方法10

1.3.4 驅(qū)動(dòng)器連接電路12

1.4 本章 小結(jié)14

第2章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理15

2.1 磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)15

2.1.1 磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)15

2.1.2 磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式15

2.1.3 小步距角步進(jìn)電動(dòng)機(jī)18

2.1.4 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式19

2.2 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)20

2.2.1 單定子結(jié)構(gòu)21

2.2.2 兩定子結(jié)構(gòu)22

2.3 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)22

2.3.1 永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)22

2.3.2 永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理23

2.4 特種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)24

2.4.1 特微型永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)24

2.4.2 機(jī)電混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)28

2.4.3 直線和平面步進(jìn)電動(dòng)機(jī)30

2.5 本章 小結(jié)33

第3章 伺服系統(tǒng)34

3.1 伺服系統(tǒng)的發(fā)展34

3.1.1 液壓及氣動(dòng)伺服系統(tǒng)的發(fā)展34

3.1.2 電氣伺服系統(tǒng)的發(fā)展35

3.2 伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能36

3.2.1 伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)37

3.2.2 伺服系統(tǒng)功能38

3.3 伺服控制系統(tǒng)的組成38

3.3.1 自動(dòng)控制理論中的伺服系統(tǒng)39

3.3.2 電氣控制系統(tǒng)中的伺服設(shè)備40

3.3.3 電-液控制系統(tǒng)中的伺服設(shè)備40

3.3.4 電-氣控制系統(tǒng)中的伺服設(shè)備40

3.4 伺服控制系統(tǒng)分類41

3.4.1 按參數(shù)特性分類41

3.4.2 按驅(qū)動(dòng)元件類型分類43

3.4.3 按控制原理分類"para" label-module="para">

3.4.4 按機(jī)床加工系統(tǒng)分類45

3.5 伺服控制系統(tǒng)的特點(diǎn)46

3.5.1 伺服系統(tǒng)精度46

3.5.2 伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性47

3.5.3 響應(yīng)及寬調(diào)速特性47

3.6 本章 小結(jié)47

第4章 伺服系統(tǒng)原理49

4.1 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)原理49

4.1.1 控制脈沖發(fā)生器49

4.1.2 環(huán)分電路50

4.1.3 驅(qū)動(dòng)電路51

4.1.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)52

4.2 電-液伺服系統(tǒng)原理54

4.2.1 伺服閥54

4.2.2 液壓馬達(dá)56

4.2.3 液壓缸的基本原理57

4.2.4 反饋傳感器58

4.3 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)原理59

4.3.1 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)構(gòu)成59

4.3.2 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)氣路原理59

4.4 直流伺服系統(tǒng)原理60

4.4.1 整流驅(qū)動(dòng)裝置原理61

4.4.2 直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)裝置的工作原理61

4.4.3 直流系統(tǒng)控制電路原理62

4.4.4 測速元件工作原理63

4.5 交流伺服系統(tǒng)原理63

4.5.1 伺服控制單元基本原理64

4.5.2 功率放大單元原理65

4.5.3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)原理66

4.5.4 反饋元件原理66

4.6 數(shù)字伺服系統(tǒng)原理67

4.6.1 控制計(jì)算機(jī)及接口原理68

4.6.2 模擬低通濾波器原理68

4.6.3 自整角機(jī)-數(shù)字轉(zhuǎn)換器原理69

4.7 本章 小結(jié)70

提高篇

第5章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)73

5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性73

5.1.1 靜態(tài)特性73

5.1.2 運(yùn)行特性77

5.1.3 頻率特性81

5.1.4 機(jī)械諧振與阻尼特性84

5.1.5 步距誤差特性87

5.2 控制系統(tǒng)87

5.2.1 開環(huán)系統(tǒng)88

5.2.2 閉環(huán)系統(tǒng)90

5.3 參數(shù)測試90

5.3.1 靜態(tài)參數(shù)測試90

5.3.2 動(dòng)態(tài)參數(shù)測試95

5.4 參數(shù)選型97

5.4.1 參數(shù)估算97

5.4.2 參數(shù)設(shè)定101

5.5 數(shù)學(xué)模型105

5.5.1 狀態(tài)變量與傳遞函數(shù)105

5.5.2 動(dòng)態(tài)特性模型115

5.5.3 加減速模型122

5.6 振動(dòng)與噪聲及阻尼處理124

5.6.1 振蕩和失步125

5.6.2 振蕩和噪聲126

5.6.3 低頻振蕩的抑制126

5.7 本章 小結(jié)129

第6章 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)130

6.1 伺服系統(tǒng)需求分析130

6.1.1 伺服系統(tǒng)需求130

6.1.2 伺服系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)131

6.1.3 伺服系統(tǒng)技術(shù)要求131

6.2 伺服系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)132

6.2.1 伺服系統(tǒng)總體方案初步制訂132

6.2.2 伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)133

6.2.3 建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)133

6.3 電-液伺服系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)134

6.3.1 電-液伺服系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)134

6.3.2 電-液伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)135

6.3.3 電-液伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型140

6.3.4 電-液伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析142

6.4 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)143

6.4.1 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)143

6.4.2 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)146

6.4.3 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型150

6.4.4 氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析152

6.5 直流伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)152

6.5.1 直流伺服系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)152

6.5.2 直流伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)153

6.5.3 直流伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型161

6.5.4 直流伺服的動(dòng)態(tài)分析設(shè)計(jì)163

6.6 交流伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)164

6.6.1 交流伺服系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)164

6.6.2 交流伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)165

6.6.3 交流伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型175

6.6.4 交流伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析178

6.7 全數(shù)字伺服系統(tǒng)178

6.7.1 全數(shù)字伺服系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)178

6.7.2 全數(shù)字伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)180

6.7.3 數(shù)字控制程序設(shè)計(jì)189

6.8 本章 小結(jié)189

實(shí)踐篇

第7章 西門子工程常用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制實(shí)例193

7.1 S7-200PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)例193

7.1.1 S7-200PLC下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)功能說明193

7.1.2 系統(tǒng)硬件選型與搭建194

7.1.3 電氣控制原理圖197

7.1.4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)199

7.2 S7-300PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)例201

7.2.1 S7-300PLC下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)功能說明202

7.2.2 系統(tǒng)硬件選型與搭建203

7.2.3 電氣控制原理圖205

7.2.4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)206

7.3 工控機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)例211

7.3.1 工控機(jī)控制下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)功能說明211

7.3.2 系統(tǒng)硬件選型與搭建212

7.3.3 電氣控制原理圖213

7.3.4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)214

7.4 本章 小結(jié)215

第8章 三菱步進(jìn)伺服系統(tǒng)的控制應(yīng)用技術(shù)216

8.1 三菱伺服系統(tǒng)模塊組成216

8.1.1 MR-J2S-A伺服驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)與功能216

8.1.2 伺服電動(dòng)機(jī)原理及其功能219

8.2 三菱交流伺服系統(tǒng)各端子功能以及內(nèi)部電路220

8.2.1 三菱交流伺服系統(tǒng)外圍接線221

8.2.2 三菱交流伺服系統(tǒng)各端子及功能說明222

8.2.3 三菱伺服系統(tǒng)接口說明223

8.3 三菱伺服系統(tǒng)的工作模式227

8.3.1 三菱MR-J2S-A伺服系統(tǒng)位置控制模式228

8.3.2 三菱MR-J2S-A伺服系統(tǒng)速度控制模式234

8.3.3 三菱MR-J2S-A伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制模式237

8.4 三菱伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)238

8.4.1 三菱MR-J2S-A伺服系統(tǒng)控制模式選擇239

8.4.2 三菱伺服電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇240

8.4.3 三菱伺服系統(tǒng)其他配件規(guī)格選擇248

8.4.4 三菱伺服電氣接線圖250

8.4.5 三菱伺服軟件選擇255

8.4.6 三菱伺服系統(tǒng)MR-J2S-A基本參數(shù)設(shè)置255

8.5 本章 小結(jié)259

第9章 步進(jìn)伺服系統(tǒng)綜合應(yīng)用實(shí)例260

9.1 西門子數(shù)控伺服系統(tǒng)在軋輥車床的應(yīng)用260

9.1.1 西門子840D數(shù)控伺服系統(tǒng)及軋輥車床基本概念260

9.1.2 西門子840D數(shù)控伺服系統(tǒng)硬件配置263

9.1.3 基于西門子840D系統(tǒng)的軋輥車床軟件配置277

9.2 電液伺服系統(tǒng)在仿形銑床上的典型應(yīng)用288

9.2.1 仿形銑床的基本概念288

9.2.2 電-液伺服系統(tǒng)下仿形銑床的基本參數(shù)290

9.2.3 仿形銑床的基本控制方式292

9.2.4 數(shù)字隨動(dòng)銑床293

9.2.5 液壓伺服下仿形銑床的檢修方式294

9.3 基于DSP的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)296

9.3.1 基于DSP的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)功能說明296

9.3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)297

9.3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)305

9.4 本章 小結(jié)317

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